在压力管流中因流速剧烈变化引起动量转换,从而在管道中产生一系列急骤的压力交替变化的水力撞击现象,称为水锤现象。离心泵的正常启动、停车及管道内流量发生变化时,在压力管道内都会产生一定程度的水锤现象,但由于水锤压力较小,因而不会造成水锤事故。泵站的水锤事故往往使由于停泵水锤所引起的。
所谓停泵水锤是指突然断电或其他原因造成开阀停车时,在水泵和压力管道中由于流速的突然变化而引起压力升降的水力冲击现象。例如电力系统或电器设备发生故障、水泵机组偶发故障等原因,都可能发生离心泵开阀停车,从而引发停泵水锤。
停泵水锤的最高压力可达正常工作压力的200%,甚至更高可以使管道及设备击毁,一般事故造成“跑水”、停水;严重事故造成泵房被淹、设备损坏、设施被毁,甚至于造成人身伤亡事故。
发生停泵水锤时,在水泵压水管路起伏较大处,还会发生断流水锤,即在管路最高点处产生负压,当压强值小于相应温度下的饱和压力时,在该处发生汽化而形成汽腔,使连续水流中断(水柱分离),当增压波传来时,汽腔被压缩,在汽腔消失的瞬间,两股水流撞击,从而引发断流水锤,其压强值将超过连续水流的水锤压强值,因而危害更大。
(3)尽可能降低压力管道中流速。
(1)设置水锤消除器
水锤消除器是具有一定泄水能力的安全阀,一般安装在止回阀下游。水锤消除器有下开式水锤消除器、自闭式水锤消除器、自动复位式水锤消除器等。图1为自动复位下开式水锤消除器,工作原理如下:水泵突然停止后,管线起端的压力下降,水锤消除器缸体2外部的水经阀门9流动管8,缸体中的水经阀3流到管8,此时在重锤5作用下,活塞1下落到虚线所示位置,当最大水锤压力到来时,高压水即经排水管4排出。一部分水经止回阀瓣上的小孔回流到缸体内,直到活塞下的水量慢慢增大,压力加大,使活塞上升,重锤复位,排水管管口封住。缓冲器6用以使重锤平稳复位。
图1 自动复位下开式水锤消除器
1-活塞;2-缸体;3-阀瓣上钻有小孔的单向阀;
4-排水管;5-重锤;6-缓冲器;7-保持杆;
8-管道;9-闸阀(常开);10-活塞联杆;11-支点
如图2所示,在压力管路上设置空气缸,利用气体体积与压力成反比的原理,当发生水锤时,管道内压力升高,空气被压缩,起气垫的作用;当管道内形成负压,甚至发生水柱分离时,它向管道内补水,可以有效地消减停泵水锤的危害。
图2 空气缸
A-没有气囊;B-有气囊
图3 液压式缓冲止回蝶阀
实践证明,止回阀的突然关闭危害极大。因此,在压水管路较短,水泵倒转危害较小的情况下,以及突然停电可以及时关闭出水闸阀时,可以不设止回阀,从而可以减少停泵水锤发生的可能性。
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热泵工程
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膨胀定压补水装置在暖通空调系统中的作用当供暖系统中的水受热而膨胀时,系统管道的总容积不变,那么膨胀出来的水就要有空间容纳;另外温度的变化会导致压力剧烈变化(PV=nRT,管道容积是定值)这时系统的安全阀无法及时泄压,从而对系统造成冲击,也造成了安全阀和补水阀的频繁运作,降低了使用寿命,给后期运行增加了成本;如没有安装安全阀情况下,系统的压力会随着温度升高而增高,这时会导致管道、阀门或设备在高压下运行,出现强度破坏和疲劳损坏。这就是需要安装膨胀装置的原因。
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